Белок SMC обеспечивает динамику голоцентромер

Моноцентромеры типичны для хромосом большинства животных и растений. Центромера необходима для транспорта хромосом и представляет точку соединения хроматид, формируя классическую Х-образную форму. Однако у примерно 350 000 видов, включая бабочек, нематод и некоторые растения, центромеры распределены по всей длине хромосомы. Поэтому их называют голоцентромерами.

Исследовательская группа из Института IPK имени Лейбница с помощью моделирования изучила, как центромера динамически меняется в процессе клеточного деления у таких видов. Результаты опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

Голоцентрические виды растений, такие как Cyperus papyrus, имели большое значение для древних египтян. "Это волокнистое растение использовали для изготовления одной из первых бумаг", — говорит профессор Андреас Хоубен. Общее для этих видов — эволюционное преимущество. Если фрагмент хромосомы отламывается из-за мутагенеза, у моноцентрических видов он теряется. "У голоцентрических видов этого не происходит, потому что центромера распространяется на всю хромосому", — объясняет учёный.

Команда исследовала процесс клеточного деления у этих видов. Веретено деления прикрепляется к центромере и растаскивает хроматиды. "Это работает как резинка", — поясняет Хоубен. В интерфазе голоцентромера распадается, образуя множество центромерных единиц, равномерно распределённых в ядре. В митозе хромосома конденсируется, и центромерные единицы шаг за шагом формируют линейную центромеру вдоль хроматид.

С помощью моделирования учёные под руководством доктора Мартина Машера доказали, что решающую роль в этом процессе играет SMC белковый комплекс.

"Когда белковый комплекс приближается к центромерной единице, он закрепляется на нити хроматина", — объясняет доктор Аманда Камара. В результате образуются несколько петель, хромосома конденсируется, и формируется центромерная линия, из которой возникает новая голоцентромера. "Это делает SMC комплекс совершенно необходимым для динамики голоцентромер. Эта возможная функция SMC, обнаруженная с помощью моделирования, ранее была неизвестна", — говорит учёный.

Следующим шагом исследователи попытаются подтвердить результаты моделирования экспериментально.